专利名称:高温气冷堆数字化保护系统的集成测试方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及核反应堆技术领域：
，尤其涉及一种高温气冷堆数字化保护系统的集成测试方法及系统。
背景技术：
高温气冷堆是采用没有金属包壳的涂敷颗粒作燃料，以石墨作慢化剂，氦气作冷却剂的先进反应堆，堆芯出口温度高。高温气冷堆具有固有的安全性，热能利用广，热效率高；运行和管理容易，燃料选择的灵活性大，燃料消耗量少的特点。高温气冷堆在中小型核电站、干旱地区核电站以及核能煤气化和液化、制氢等方面具有良好的应用前景。
高温气冷堆保护系统是高温气冷堆重要的安全系统之一，用于连续监测按事故分析确定的保护变量(如一回路压力，堆芯进出口温度，一回路湿度等)，当所监测的保护变量或导出的计算变量达到或超过整定值时，自动给出保护触发信号，执行相应的保护动作， 用来防止高温气冷堆的状态超过规定的安全限值，或在设计基准事故发生时制止事故扩展或缓解由此引起的后果。
高温气冷堆保护系统的数字化是信息技术高速发展时代的一种不可逆转的趋势， 是计算机技术应用于高温反应堆保护系统的必然。高温气冷堆数字化保护系统可以获得比模拟的保护系统更高的可靠性、准确性和稳定性，同时大幅度地提高反应堆保护系统的功能。
作为安全级的设备，依据国家相关的法规、标准，高温气冷堆的数字化保护系统在投入使用前必须通过严格的、全面的集成测试。
数字化保护系统集成测试系统是高温气冷堆数字化保护系统集成测试实施过程中必不可少的分析测试设备，在高温气冷堆数字化保护系统的系统集成阶段用于确认其预期的安全功能(包括紧急停堆功能和专设安全设施驱动功能)和性能(包括保护动作响应时间、保护变量精度、保护系统可靠性等)要求得到了满足，为高温气冷堆数字化保护系统的集成测试提供技术手段，并为高温气冷堆数字化保护系统实际安全功能和性能的评价提供科学的证据和结论。
目前国内已有的数字化保护系统方面的集成测试系统为清华大学某实验堆保护系统的集成测试系统，该集成测试系统是基于DCS (Distributed Control System，分布式控制系统)实现的，其测试软件和人机界面均在同一计算机中实现，测试的实时性能和信号生成的同步性能较差，且系统可靠性不高，没有测试报表功能。
此外，国内北京广利核系统工程有限公司有一种用于反应堆保护系统逻辑功能测试的试验装置，而所述试验装置不能用于保护系统的性能测试；国外有用于保护系统定期试验目的的测试装置或系统(如美国AREVA NP公司的TXS Test Machine，匈牙利科学院计算机与自动化研究所的UTS等)，而上述用于定期试验目的的测试装置或系统只能对保护系统单个通道的一个或多个保护系统相关设备进行测试。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种能够在高温气冷堆数字化保护系统的系统集成阶段进行安全功能和性能测试，以确认该保护系统的安全功能和性能是否达到了预期的要求的集成测试方案。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高温气冷堆数字化保护系统的集成测试方法，包括以下步骤
Si、根据测试指令启动相应的测试模块，调用与该测试模块的功能相应的测试算法，从而生成所述高温气冷堆数字化保护系统的监测变量的测试向量；
S2、对所述测试向量进行计算和变换，以生成与所述保护系统的接口一致的信号， 同时将生成的模拟的监测变量信号发送给所述保护系统的多个冗余通道的信号输入接 Π ；
S3、实时地采集所述保护系统的保护动作驱动信号，将采集的测试数据与预期的结果进行对比和统计分析，根据对比和统计分析的结果判断所述保护系统的安全功能和性能是否达到了预期的要求。
其中，在步骤Sl之前还包括根据集成测试要求选择测试项，并根据所述测试项产生测试指令。
其中，所述测试项包括安全功能测试和性能测试。
其中，所述测试模块包括用于产生信号的信号生成模块、用于采集信号的信号采集模块和用于处理数据的数据处理模块中的一种或几种。
其中，所述安全功能包括紧急停堆功能和安全设施驱动功能，所述性能包括保护动作响应时间、保护变量精度和所述保护系统的可靠性中的一种或几种，相应地，所述安全功能测试包括紧急停堆功能测试和安全设施驱动功能测试，所述性能测试包括保护动作响应时间测试、保护变量精度测试和所述保护系统的可靠性测试中的一种或几种。
本发明还提供了一种高温气冷堆数字化保护系统的集成测试系统，包括集成测试监控系统和集成测试实时控制系统；
所述集成测试监控系统用于向所述集成测试实时控制系统发送测试指令；对来自于集成测试实时控制系统的测试数据进行统计、分析，生成测试报表。
所述集成测试实时控制系统用于根据所述集成测试监控系统所发送的测试指令启动相应的测试模块，调用与该测试模块的功能相应的测试算法，从而生成所述保护系统的监测变量的测试向量，将所述测试向量进行计算和变换，以生成与所述保护系统的接口一致的信号，并将生成的模拟的监测变量信号发送给所述保护系统的多个冗余通道的信号输入接口，同时采集测试数据，将采集的测试数据与预期的结果进行对比和统计分析，根据对比和统计分析的结果判断所述保护系统的安全功能和性能是否达到了预期的要求，该测试数据包括所述保护系统的保护动作驱动信号。
(三)有益效果
本发明能够为高温气冷堆数字化保护系统提供模拟的监测变量信号，可以实时地采集保护系统保护动作信号并对其进行统计分析，为保护系统实际安全功能和性能的评价提供科学的证据和结论，确认保护系统预期的安全功能和性能需求是否得到了满足。
本发明通过使用服务器/客户端的系统结构、实时性任务与非实时性任务分离的设计方法和同时为保护系统的多个冗余通道提供信号的接口方式使得测试的实时性能、信号生成的同步性能和系统可靠性得到了提高，且可以对保护系统的安全功能和性能同时提供测试服务，且能够对保护系统的多个通道的多个相关设备进行测试。服务器基于高性能、 高可靠性的硬件和实时系统用于执行对实时性和同步性能要求高的信号输出和采集任务， 并且将采集的测试数据与预期的结果进行对比和统计分析，根据对比和统计分析的结果得出保护系统的安全功能和性能测试结论；客户端用于实时性要求不高的人机交互和监控任务，且用于生成测试报表。所述的系统结构使得运行于服务器的实时性任务和运行于客户端的非实时性任务分离，所述的实时与非实时任务分离设计可以提高测试的实时性能和信号生成的同步性能。基于高性能、高可靠性的硬件和实时系统的服务器以及所述的实时与非实时任务分离设计可以提高整个系统的可靠性。
此外，根据实际的输入输出信号的多少适当地调整系统的配置，该测试系统还可以应用于其它类型反应堆的保护系统的集成测试，特别是基于计算机硬件和软件技术实现的数字化反应堆保护系统的集成测试。
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明的系统结构示意图；
图3是本发明的系统结构内部结构及其应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的高温气冷堆数字化保护系统集成测试方法，该方法通过集成测试系统为高温气冷堆数字化保护系统提供模拟的监测变量信号的激励输入，并采集保护系统在激励输入下的响应输出信号(即保护动作驱动信号)，判断反应堆保护系统的安全功能(包括紧急停堆功能和专设的安全设施驱动功能)和性能(包括保护动作响应时间、保护变量精度、保护系统可靠性等)是否满足预期的要求，从而实现反应堆保护系统的集成测试。如图 1所示，实现步骤具体如下
SO、根据集成测试要求，通过集成测试监控系统选择测试项(如安全功能测试，保护动作响应时间，保护变量精度，保护系统可靠性等)，并根据所述测试项产生测试指令。并集成测试监控系统通过网络将测试指令发送到集成测试实时控制系统；
Si、集成测试实时控制系统根据测试指令启动相应的测试模块(如信号生成模块、信号采集模块、数据处理模块等)，调用与该测试模块的功能相应的测试算法，从而生成所述高温气冷堆数字化保护系统的监测变量的测试向量；
S2、集成测试实时控制系统对测试向量进行计算、变换，从而生成与保护系统接口一致的信号。集成测试实时控制系统将生成的模拟的监测变量信号提供给保护系统的多个冗余通道的信号输入接口；[0035]所述监测变量信号是指高温气冷堆核电站过程仪表系统提供给所述保护系统的模拟量信号(如反应堆功率信号、一回路氦气温度信号、一回路压力信号、主蒸汽压力信号等)和开关量信号(如核测量系统故障和旁通信号)，以及主控室控制台提供给保护系统的开关量信号(如手动紧急停堆信号、一回路隔离信号、手动闭锁信号和紧急停堆复位信号等)。测试系统生成的模拟的监测变量信号是用于模拟高温气冷堆核电站现场的过程仪表系统及主控台提供的上述实际的监测变量信号。
需要说明的是，由于测试向量一般是物理量如功率(单位W)压力(单位MPa)，温度(单位。C)等，而保护系统的输入信号为电信号(如4-20mA的电流信号)，因此本步骤中，根据公式进行计算和变换(即将功率、压力、温度等物理量转换为电信号)，从而生成与保护系统输入接口一致的信号。
S3、集成测试实时控制系统实时地采集测试数据(包括保护系统的保护动作驱动信号)，将采集的测试数据与预期的结果进行对比和统计分析，根据对比和统计分析的结果判断所述保护系统的安全功能和性能是否达到了预期的要求。同时在线实时地记录测试结果数据，并根据集成测试监控系统的指令确定是否将测试结果数据通过网络传输到集成测试监控系统；
接下来，测试人员可以通过集成测试监控系统在线地监控集成测试情况，根据测试的需要利用集成测试监控软件对测试结果进行统计分析，打印测试报表。
高温气冷堆数字化保护系统集成测试系统的工作模式是一种服务器/客户端的运行体系结构，如图2所示。服务器和客户端之间的数据通信利用网络通信模块实现。该测试系统能够分别在手动和自动模式下实时、可靠、分布地对高温气冷堆数字化保护系统开展集成测试工作。
如图3所示，高温气冷堆数字化保护系统集成测试系统包括如下两个子系统
集成测试监控系统1，对应于图2中的客户端，包括第一计算机102、第一打印机 101。该系统可以监视集成测试实时控制系统2的测试情况，并且可以根据测试人员给出的指令通过向集成测试实时控制系统发送指令数据的方式控制其执行测试活动。对来自于集成测试实时控制系统的测试数据进行统计、分析，生成测试报表。
集成测试实时控制系统2，对应于图2中的服务器，包括第二计算机201、多通道模拟信号输出模块202、多通道开关信号输出模块203、多通道模拟信号输入模块204、多通道数字信号输入模块205、网络通信模块4。多通道模拟信号输出模块202、多通道开关信号输出模块203都连接到保护系统3的信号输入端的接口，且保护系统3的保护动作驱动信号、 测试环境信号(例如，为测试对象供电的电源电压信号、环境温度信号等)的输出端分别连接到多通道数字信号输入模块205、多通道模拟信号输入模块204的接口。第一计算机102 为执行集成测试的监控提供基本的运行平台；第二计算机201为执行集成测试的实时控制提供基本的运行平台；多通道的模拟输出模块用于产生并为保护系统提供模拟的监测变量信号；多通道开关信号输出模块用于为保护系统提供相关的触点信号(如继电器触点、操作按钮触点等)；多通道模拟信号输入模块用于采集测试过程中需要采集的模拟信号；多通道数字信号输入模块用于采集保护系统的保护动作驱动信号；网络通信模块用于网络数据交换。其中多通道数字信号输入模块205用于采集保护系统3的保护动作驱动信号；多通道模拟信号输入模块204用于采集所述测试环境信号。[0043] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种高温气冷堆数字化保护系统的集成测试方法，其特征在于，包括以下步骤51、根据测试指令启动相应的测试模块，调用与该测试模块的功能相应的测试算法，从而生成所述高温气冷堆数字化保护系统的监测变量的测试向量；52、对所述测试向量进行计算和变换，以生成与所述保护系统的接口一致的信号，同时将生成的模拟的监测变量信号发送给所述保护系统的多个冗余通道的信号输入接口；53、实时地采集测试数据，将采集的测试数据与预期的结果进行对比和统计分析，根据对比和统计分析的结果判断所述保护系统的安全功能和性能是否达到了预期的要求，所述测试数据包括所述保护系统的保护动作驱动信号。
2.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，在步骤Sl之前还包括根据集成测试要求选择测试项，并根据所述测试项产生测试指令。
3.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述测试项包括安全功能测试和性能测试。
4.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述测试模块包括用于产生信号的信号生成模块、用于采集信号的信号采集模块和用于处理数据的数据处理模块中的一种或几种。
5.如权利要求
3所述的方法，其特征在于，所述安全功能包括紧急停堆功能和安全设施驱动功能，所述性能包括保护动作响应时间、保护变量精度和所述保护系统的可靠性中的一种或几种，相应地，所述安全功能测试包括紧急停堆功能测试和安全设施驱动功能测试，所述性能测试包括保护动作响应时间测试、保护变量精度测试和所述保护系统的可靠性测试中的一种或几种。
6.一种高温气冷堆数字化保护系统的集成测试系统，其特征在于，包括集成测试监控系统和集成测试实时控制系统；所述集成测试监控系统用于向所述集成测试实时控制系统发送测试指令；对来自于集成测试实时控制系统的测试数据进行统计、分析，生成测试报表。所述集成测试实时控制系统用于根据所述集成测试监控系统所发送的测试指令启动相应的测试模块，调用与该测试模块的功能相应的测试算法，从而生成所述保护系统的监测变量的测试向量，将所述测试向量进行计算和变换，以生成与所述保护系统的接口一致的信号，并将生成的模拟的监测变量信号发送给所述保护系统的多个冗余通道的信号输入接口，同时采集测试数据，将采集的测试数据与预期的结果进行对比和统计分析，根据对比和统计分析的结果判断所述保护系统的安全功能和性能是否达到了预期的要求，所述测试数据包括所述保护系统的保护动作驱动信号。
专利摘要
本发明公开了一种高温气冷堆数字化保护系统的集成测试方法及系统，属于核反应堆技术领域：
。方法包括S1、根据测试指令启动相应的测试模块，调用与测试模块的功能相应的测试算法，从而生成高温气冷堆数字化保护系统的监测变量的测试向量；S2、对测试向量进行计算和变换，以生成与保护系统的接口一致的信号，同时将生成的模拟的监测变量信号发送给保护系统的多个冗余通道的信号输入接口；S3、实时地采集测试数据，将采集的测试数据与预期的结果进行对比和统计分析，根据对比和统计分析的结果判断保护系统的安全功能和性能是否达到了预期的要求。本发明能在保护系统的系统集成阶段确认其安全功能和性能是否达到预期的要求。
文档编号G21C17/00GKCN102280148SQ201110112335
公开日2011年12月14日 申请日期2011年4月29日
发明者张良驹, 李铎, 熊华胜, 郭超, 黄晓津 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan